DE948452C - Verwendung von Halbzeugen aus Al-Zn-Mg-Legierungen fuer Zwecke, bei denen es auf gute Spannungskorrosionsempfindlichkeit ankommt - Google Patents

Description

• Verwendung von Halbzeugen aus Al-Zn-Mg-Legierungen für Zwecke, bei denen es auf gute Spannungskorrosionsempfindlichkeit ankommt Die Werkstoffe der Gattung Al-Cu-Mg weisen unter den derzeit technisch angewandten Legierungen die höchsten Festigkeitswerte auf. Ihre weniger gute Korrosionsbeständigkeit ist durch das Plattierverfahren wesentlich verbessert worden. Dieses Verfahren wird hauptsächlich bei der Herstellung von Blechen und Bändern in großem Umfange angewendet; es läßt sich aber auch bei der Herstellung von Halbzeugen auf der Strangpresse, z. B. Stangen, Profilen und Rohren, grundsätzlich durchführen. Da aber die Plattierstärke nicht auf der ganzen Länge derart hergestellter Halbzeuge konstant ist, müssen Anfang und Ende verworfen werden, wodurch die Ausbeute erheblich sinkt.
• Es wäre als ein großer technischer Fortschritt zu werten, und es würde auch im Interesse der nationalen Wirtschaft liegen, wenn der Austausch der kupferhaltigen Legierungen durch technologisch gleichwertige kupferfreie Legierungen gelänge. Hierfür in Betracht kommen vor allem Legierungen mit einem gleichzeitigen Gehalt an Magnesium und Zink. Mit diesen lassen sich durch eine geeignete Wärmebehandlung technologische Gütewerte erreichen, die denen der Aluminium-Kupfer-Magnesium -Legierungen gleich oder gar überlegen sind, Auch ihre Korrosionsbeständigkeit ist hervorragend, so daß ihre Verwendung ohne Plattierung möglich wäre. Leider weisen sie .eine Eigenschaft auf, die ihre Anwendbarkeit erheblich einschränkt, nämlich ihre bekannte Spannungskorrosionsempfindlichkeit. Bei gleichzeitiger korrosiver und mechanischer Beanspruchung treten nämlich bei Halbzeugen, die nach den normalen Herstellungsverfahren hergestellt sind, bei denen Warm-- und Kaltverformung in beliebiger Weise miteinander kombiniert sind, Risse auf, so daß die Verwendung der Legierung für tragende Baubeile nicht möglich schien. Man glaubte daher, ihre ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften, nicht ausnutzen zu können.
• Bei Untersuchungen über die -Ursache dieser Erscheinungen bei Aluminiumlegierungen mit gleichzeitigen Gehalten an Zink und Magnesium wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, daß das Auftreten der Spannungskorrosion eng verknüpft ist mit der Wahl des Herstellungsvorganges des Halbzeuges. Es @ ist än sich bekannt, Aluminiumlegierungen bei Temperaturen warm zu verformen, die von der Legierungszusammensetzung abhängig sind und in der Regel oberhalb 300' liegen. Kaltverformungen wurden bei den meisten Legierungen mit Verformungsgraden zwischen 50 und 75 % vorgenommen. Die Wahl der Verformungsart richtete sich dabei danach, wie man im einzelnen Falle am schnellsten zum Ziele kam. Kaltverformungen wurden daher in- solchem Grad ausgenutzt, wie der Werkstoff sie zuließ., Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen sind an sich, da sie sehr gut verformbar sind, mit hohen Verformungsgraden verarbeitbar.
• Es wurde nun festgestellt, daß bei der Herstellung angewendete Kaltverformungen bei Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen die Neigung zur Spannungskorrosion erhöhen, während warm verformte Teile keine oder nur geringe Spannungskorrosionsempfindlichkeit besitzen. So weisen z. B. auf der Strangpresse hergestellte Teile, die also bei. höheren Temperaturen - (300°) verformt sind, gar keine oder nur sehr geringe Spannungskorrosionsempfindlichkeit auf. Zur Erläuterung des Gesagten mögen folgende Versuchsergebnisse dienen: _ -Aus einer Legierung mit 5,91/o Zink, :2,40/0, Magnesium, o,6 % Silizium, r % Mangan, 0,4 0/0, Eisen, Rest Aluminium wurden auf der Strangpresse Rundstangen von 65 und 2o mm Durchmesser, ein U-Profil und Flachstangen, (z,5 - 25 mm) gepreßt und diese 'einer Wärmebehandlung, bestehend aus einem 2stündigen Glühen bei q.80°, Abschrecken in Wasser und Anlassen bei 75 bis z25°, unterworfen, nach der sie eine Zugfestigkeit von über 5o kg/mm2 aufwiesen. Aus den fertigen Halbzeugen wurden Streifen von 45 mm Stärke herausgearbeitet, diese zu Schlau fenproben gespannt und mit Spannungen von etwa 40 kg/mm2 dem sehr starken Angriff in einer Lösung aus 3 % Na Cl -i- o, z %- H20, bzw. im Salzsprühnebel unterworfen. Bei den insgesamt 8o Proben der Rundstangen erfolgte innerhalb von 7 Monaten keir Bruch; von den 54 Proben des Profils brachen: nur 2 Proben in der als sehr aggressiv bekannten Lösung erst nach etwa 85 Tagen, und von den 41 Proben der Flachstangen brach eine Probe nach 9o Tagen. Die übrigen Proben waren nach 7monatiger Korrosion noch nicht gebrochen. Bei unter Anwendung üblicher Kaltverformungsgrade hergestellten Blechen erfolgte der Bruch unter den angegebenen Bedingungen bei allen Proben nach einigen Stunden bis Tagen.
• Diese Versuchsergebnisse lassen erkennen, daß die Strangpreßmaterialien praktisch unempfindlich gegen Spannungskorrosion sind. Es folgt daraus, daß die Verwendung der Legierungen in Form von Strängpreßteilen auch für tragende Bauteile möglich ist.
• Auf Grund dieser Beobachtungen werden erfindungsgemäß für Zwecke, bei denen es auf gute Spannungskorrosionsbeständigkeit ankommt, insbesondere für tragende Bauteile, aushärtbare Aluminiumlegierungen mit Zink und Magnesium, die gegebenenfalls- Zusätze -anderer Metalle, wie Mangan, Kupfer u. dgl. enthalten können, verwendet, deren Herstellung zum- Halbzeug im wesentlichen bei Temperaturen oberhalb 300° vorgenommen wurde. Vorzugsweise erfolgt die Knetbearbeitung auf der Strangpresse.
• Daß die Spannungskorrosionsempfindlichkeit nicht auf einem durch Kaltverformung entstehenden schädlichen Spannungszustand beruht, ist daraus ersichtlich, daß die beobachtete Spannungskorrosionsempfindlichkeit durch eine solche bekannte Aushärtungsbehandlung im unbegrenzt kaltverformten Halbzeug nicht verschwindet, während durch die anschließende Aushärtungsbehandlung dies fertigen; Halbzeuges solche durch Kaltverformung entstehenden Eigenspannungen beseitigt würden.
• Bei der Herstellung von dünnen, im allgemeinen sehr empfindlichen Blechen läßt sich eine Kaltverformung (Kaltwalzen) nicht vermeiden. Durch systematische Untersuchungen ergab -sich nun überraschenderweise ein Zusammenhang zwischen dem Grad dieser Empfindlichkeit und der Größe der vorgenommenen Kaltverformung, gemessen. an der Querschnittsverminderung in der Weise, daß durch häufiges Zwischenglühen während der Kaltverformung die Neigung zu Spannungsbrüchen vermindert wird.
• Dies geht aus folgendem Beispiel hervor: Ein 6 Mm dickes Blech der bereits im obigen Beispiel erwähnten Legierung wurde kalt auf 1,5 mm gewalzt, einmal ohne Zwischenglühung (Querschnittsabnahme also 75 °/o) und das andere Mal mit fünf Zwischenglühungen, derart, daß die einzelnen Querschnittsabnahmen je etwa 2o % betrugen. Die Lebensdauer der aus diesen Blechen nach der Vergütung hergestellten je i2 zu Schlaufen gespannten Proben (Spannung etwa 32 kg/mm2) betrug im ersten Fall :im Mittel 18 Tage, im zweiten Fall mehr als zq.o Tage. Dieses Ergebnis ist überraschend, da bei anderen spannungsempfindlichen Aluminiumlegierungen, z. B. der Gattung Al-Mg, ein solcher Zusammenhang nicht bekannt ist, die Spannungsempfindlichkeit vielmehr in dem durch eine Wärmebehandlung beeinflußten Zustand der Korngrenzen als unabhängig von der Herstellung des Halbzeuges erkannt ist.
• Erfindungsgemäß können daher auch solche Gegenstände für Zwecke, bei denen es auf gute Spannungskorrosionsbeständigkeit ankommt, verwendet werden, bei deren Herstellung bei gegebenenfalls eingeschalteten Kaltverformungen die Verformun;gsbeträge möglichst klein gehalten sind. Die Warmverformungen können beliebig oft durch eine Kaltverformung unterbrochen werden, oder die Kaltverformung kann nach abgeschlossener Warmverformung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Aushärtebehandlung zum Zwecke der Formgebung oder Verfestigung vorgenommen werden. Kaltverformungen zwischen bzw. anschließend an Warmverformungen sind unter 5o %, beispielsweise bei etwa 2o 0/0, zu wählen.
• Es ist ein Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von kaltverarbeiteten Aluminium-Magnesium-Legierungen, die untergeordnete Mengen anderer Metalle, beispielsweise von Zink und/oder Mangan besitzen können, bekannt. Das Verfahren besteht in einer Glühbehandlung bei Temperaturen unterhalb derjenigen, bei der bei gleicher Glühdauer Rekristallisation einsetzt. Es handelt sich hierbei im allgemeinen um eine Erwärmung bei etwa i5o bis 2oo° C während einer Stunde.
• Von diesem bekannten Verfahren unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren, abgesehen davon, daß es zur Verhütung der Span.nungskorrosionsbeständigkeit und nicht der Korrosionsbeständigkeit dient, durch die Art der Wärmebehandlung. Diese soll bei dem bekannten Verfahren unterhalb der Rekristallisationste-mperatur durchgeführt werden, um der Festigkeit nicht zu schaden, während die gemäß Erfindung zwischen den Kaltverformungen vorgenommenen Zwischenglühungen als Weichglühungen eingeschaltet werden. Die hierfür erforderlichen Temperaturen liegen oberhalb der Rekristallisationstemperatur.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verwendung von durch Knetbearbeitung im warmen oder im warmen und kalten Zustand verformten Gegenständen aus aushärtbaren AI-Zn-Mg-Legierungen, die im warmen Zustande bei Temperaturen oberhalb 300° C mindestens so weit verformt sind, daß die Verformungsbeträge 'eingeschalteter oder angeschlossener Kaltverformungen innerhalb einer Stufe zwischen zwei Warmverformungen oder eingeschalteten Glühbehandlungen unter 5o%. gehalten werden können, für Zwecke, bei denen es auf gute Spannungskorrosionsbeständigkeit ankommt, insbesondere für tragende Bauteile.
2. 2. Anwendung von Werkstoffen nach Anspruch i für den in Anspruch i genannten Zweck, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschalteten oder angeschlossenen Kaltverformungen bei jeweils etwa 2o % gehalten sind.
3. 3. Verwendung von Werkstoffen nach Anspruch i für den in Anspruch i genannten Zweck, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstoff verwendet wird, bei dem die Knetbearbeitung ohne Kaltverformung, z. B. ausschließlich auf der Strangpresse, vorgenommen wurde. q.. Anwendung von Werkstoffen nach Anspruch i bis 3 für den in Anspruch i genannten Zweck, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstoff verwendet wird, bei dem nach abgeschlossener Warmverformung gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Aushärtebehandlung, eine Kaltverformung zum Zwecke der Formgebung oder Verfestigung vorgenommen wurde. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 5o8 975.